DE4034721C2 - Polystyrolbeton mit dessen Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Polystyrolbeton gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Polystyrolbetone werden für verschiedene Zwecke als leichtes und wärmeisolierendes Baumaterial einge­ setzt. Beispiel für die Verwendung von Polystyrol­ betonen als Ortbeton ist die Herstellung von Gleis­ unterbauten für Eisenbahnen. Die Erfindung bezieht sich jedoch vorzugsweise auf Polystyrolbeton, aus dem Betonfertigteile, d. h. Raumzellen oder auch raum­ große Betontafeln, hergestellt werden, die ihrerseits zu Raumzellen montiert werden können. Beton­ fertigteile dieser Art sind extrem leicht, jedoch im besonderen Maße rißempfindlich. Insbesondere kann die Rißbildung dazu führen, daß Bewehrungselemente Scha­ den nehmen oder Feuchtigkeit in das Gebäude ein­ dringt.

Gemäß nicht zum Stand der Technik zu zählenden Vor­ schlägen kann der Rißbildung dadurch entgegengewirkt werden, daß man der Ausgangsmischung des Polysty­ rolbetons alkalibeständige textile Fasern beimischt. Ein solcher Polystyrolbeton hat im allgemeinen durch die Verwendung von Rheinsand eine Rohdichte von wenig­ stens 600 kg/m³ und kann ca. 800 l und mehr Polysty­ rolgranulat aufnehmen. Im allgemeinen wird dafür 350 bis 450 kg Zement eingesetzt. Je Kubikmeter ergibt sich dann ein Einsatz von 140 bis 170 l Anmachwasser. Der beschriebene Zusatz von textilen alkalibeständigen Fasern besteht zweckmäßig aus Polypropylenstapelfasern mit einer Faserstärke von 20 bis 40 µm bei Stapellängen von ca. 24 mm und Breiten von 100 bis 300 µm. Ein solcher Polystyrolbeton erreicht Festigkeiten, die für einen konstruktiven Beton gelten.

Polystyrolbeton der Art, auf den sich die Erfindung bezieht, ist als Rohbeton schwer zu mischen und zu verarbeiten. Insbesondere lassen sich enge Räume zwi­ schen Bewehrungen schwer ausfüllen und Oberflächen durch Abziehen nur begrenzt glätten. Daher kann gemäß einem weiteren, ebenfalls noch nicht zum Stande der Technik gehörigen Vorschlag, dem Beton ein Schaum zugesetzt werden. Dabei handelt es sich beispiels­ weise um einen Schaum aus einem bekannten, Schwer­ beton in Form eines Granulats zuzusetzenden Fließ­ mittel, etwa um das mit dem Handelsnamen Tricosal (Warenzeichen, Chemische Fabrik Grünau GmbH, Tricosal S 55), das ein Protein-Schaumbildnerkonzentrat zur mechanischen Herstellung von Luftschäumen auf der Basis eines Proteinhydrolysates darstellt. Der Schaum wird als solcher dem Beton zugesetzt, bildet also einen Bestandteil seiner Mischung.

Der hohe Anteil von granuliertem Polystyrol in einem derartigen Leichtbeton führt zwar gegenüber Schwer­ betonfertigteilen zu einer ganz erheblichen Gewichts­ minderung und zu einem extrem hohen Wärmedämmver­ mögen. Er muß jedoch auf den der Außenatmosphäre aus­ gesetzten Flächen besonders geschützt werden. Es hat sich herausgestellt, daß insbesondere Wandflächen am besten versiegelt werden, um vorhandene Risse zu überbrücken und die Verwitterung des Betons zu vermeiden. Solche Versiegelungen sind an sich bekannt. Man verwendet hierfür häufig einen Wärme­ dämmputz, welcher auf Harzbasis einen Füllstoff ent­ hält, der beispielsweise ebenfalls aus Polystyrolgra­ nulat bestehen kann und bewehrt ist. Dafür kommen Kunststoffgitter, Vliese oder dergleichen in Be­ tracht.

Die Herstellung von Polystyrol erfolgt in der Regel aus einem Ausgangsmaterial, das aufgeschäumt wird, in ungeschäumtem Zustand aber einen geringen Rauminhalt aufweist. Dieses rationell zu transportierende Polysty­ rolgranulat wird vor Ort mit Hilfe von Dampf zu kugelförmigen Partikeln aufgetrieben. Als Treibmittel dienen im allgemeinen niedrigsiedende organische Flüssigkeiten, etwa Pentan. Die dadurch aufgeschäum­ ten Partikel werden von dem Zementstein umhüllt, wobei die Festigkeit des Betons auch wesentlich von der Art und Menge des Sandes abhängt. Daher benutzt man in der Regel Rheinsand.

Es hat sich allerdings ergeben, daß die oben beschriebene Versiegelung insbesondere an den Außen­ wänden nicht befriedigen kann. Tatsächlich ergeben sich nach kurzer oder längerer Zeit Schäden, die durch Ablösungserscheinungen der Versiegelung von dem Untergrund des Polystyrolbetons bedingt sind. Tatsächlich gelingt es bisher nicht, den Kunststoff­ putz so zu modifizieren, daß er auf Dauer fest auf dem Untergrund haftet. Auch haben zusätzliche Maßnah­ men zur Befestigung der Kunststoffputzbewehrung, vor allem die Verwendung von Glasfaserfliesen, wie sie auf Schwerbetonflächen seit langem mit Erfolg benutzt werden, keine Abhilfe schaffen können.

DE 37 20 286 A beschreibt einen Leichtbeton aus Zement, Hartzuschlägen und Polystyrolschaumstoffpartikeln, wobei die Schaumstoffpartikel aus Altmaterial bestehen können. DE 31 11 536 A beschreibt ein Verfahren zum Einbringen von Schaumkunststoffen in Partikelform in feuchtem Beton zur Gewichtsverminderung. Auch hier kann Altmaterial als Schaumkunststoff eingesetzt werden. In beiden Druckschriften wird von herkömmlichem Beton, d. h. einer Mischung aus Zement, Wasser und Kies- oder Kiesersatzstoff ausgegangen und weder die Herstellung von noch das Problem der Rißbildung in Polystyrolbeton, also einem Beton aus Zement, Wasser, Sand und Polystyrolteilchen, angesprochen.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Polystyrolbetons, bei dem die Rißbildung und Ablösungserscheinungen bekannter Mischungen zumindest verbessert sind.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Überraschend hat sich herausgestellt, daß die Verwendung von zerkleinertem Altpolystyrol eines Kornspektrums von 2 bis 4 mm anstelle des bislang benutzten aus dem Polystyrolgranulat insbesondere vor Ort aufgeschäumten Polystyrol dazu führt, daß die Versiegelung dauerhaft auf dem aus dem Polystyrol­ beton bestehenden Untergrund haftet. Ferner hat sich ergeben, daß diese Maßnahme überdies die Rißbildung in dem Polystyrolbeton reduziert. Zwar ist noch nicht gänzlich geklärt, worauf diese Vorteile beruhen. Es wird jedoch angenommen, daß in gealtertem Polystyrol ein wesentlicher Anteil des Schäumers, also ins­ besondere des Pentans, durch Luft ersetzt ist. Offen­ bar diffundiert das Pentan, möglicherweise wegen seines niedrigen Siedepunktes (ca. 36°C), bereits bei geringer Aufheizung aus dem aufgeschäumten Polystyrolpartikeln, und wirkt auf die Grenzfläche zu der Versiegelung ein, was dann die Ablösungserschei­ nungen verursacht. Die Verwendung von gealtertem Polystyrol hätte dann den Vorteil, daß ein großer Teil des Pentans bereits verschwunden und durch Luft ersetzt ist. Dieses Granulat wirkt nicht mehr auf die Versiegelung ein und hält den Beton in gewissen Gren­ zen formstabil, was der Rißbildung und den Ablöseer­ scheinungen entgegenwirkt.

Die erfindungsgemäß zur Lösung der bei der Verwendung von Polystyrolgranulat als Leichtbetonzuschlag auf­ tretenden und vorstehend geschilderten Probleme vor­ geschlagene Verwendung von Altpolystyrol führt zwar dazu, daß die Rohdichten gegenüber Polystyrolbeton mit vor Ort hergestelltem Polystyrolgranulat leicht ansteigt. Dieser Anstieg liegt in der Größenordnung von bislang 600 kg/m³ auf ca. 680 kg/m³ bei gleicher Polystyrolmenge und kann daher hingenommen werden. Die Erfindung hat aber den Vorteil, daß sie durch diesen Anstieg der Rohdichte einen entsprechenden Anstieg der Endfestigkeit und gleichzeitig eine wesentliche Verbesserung der Qualität von Polystyrolbauteilen, insbesondere Fertigteilen er­ gibt, wie sie vorstehend beschrieben ist, indem sie dauerhafte Leichtbetonbauelemente ermöglicht, deren konstruktive Festigkeit höher liegt.

Erfindungsgemäß liegt das Altpolystyrol in einer bestimmten Körnung von 2 bis 4 mm vor. Altpolystyrol dieser Art hat den Vor­ teil, daß das stark begrenzte Körnungsspektrum die Qualität des Polystyrolbetons gegenüber Polysty­ rolgranulat, das ein wesentlich größeres Bekörnungs­ spektrum umfaßt, wesentlich steigert.

Obwohl die Erfindung natürlich künstlich gealtertes Polystyrolgranulat verwenden kann, stellt es doch eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfin­ dung dar, die im Anspruch 2 wiedergegeben ist und die darin besteht, Altpolystyrol aus zerkleinertem Altmaterial wiederzuverwenden. Tatsächlich fallen erhebliche Mengen von Altpolystyrol aus der Ver­ packungsindustrie an und belasten die ohnehin stark strapazierten Mülldeponien so erheblich, daß häufig die Ablagerung des Altmaterials verweigert wird.

Da die Erfindung hauptsächlich auf Polystyrolbeton anwendbar ist, der in Betonfertigteilwerken herge­ stellt und verarbeitet wird, ist es zweckmäßig, das Altmaterial verwendungsgerecht aufzubereiten. Hierbei wird Altpolystyrol durch Zerkleinerung und Absiebung auf im wesentlichen drei Kornklassen aufgeteilt. Die Grobfraktion enthält sämtliche Körnungen < als 4 mm. Die mittlere Korn­ spanne, welche von ca. 2 bis 4 mm reicht, wird als Polystyrolgranulat in dem erfindungsgemäßen Polysty­ rolbeton verwendet. Übrig bleibt eine Feinstfraktion mit einer oberen Korngrenze von ca. 2 mm. Dieses Material läßt sich ebenfalls, nämlich für den Wärme­ putz verwenden, der aus den eingangs genannten Grün­ den für die Außenflächen der Betonfertigteile vorge­ sehen werden muß.

Bei der Sammlung von Altmaterial aus Polystyrol fal­ len auch verschmutzte Teile an. Diese Teile lassen sich in der beschriebenen Weise ebenfalls verarbei­ ten.

Claims (3)

1. Polystyrolbeton, welcher im wesentlichen außer Zement und Sand zur Gewichtsersparnis aufgeschäum­ tes Polystyrolgranulat enthält, gekennzeichnet durch die Verwendung von zerkleinertem Altpolysty­ rol eines Kornspektrums von 2 bis 4 mm.

2. Polystyrolbeton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Altpolystyrol aus zur Wiederverwendung zerkleinertem Altmaterial besteht.

3. Verwendung des Polystyrolbetons nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung von Leichtbetonbauelementen.